阀体数控加工工艺说明书.docx

数控加工工艺编制设计说明书项目: 阀体零件数控加工工艺规程编制指导： 郑红老师 班级： 姓名： 学号： 组别： 温州职业技术学院机械系二零零五年五月目 录一、机械加工工艺规程的制定 41.1 分析被加工零件 41.2 选择毛坯41.3 设计工艺过程41.4 工序设计41.5 编制工艺文件 5二、 阀体零件机械加工工艺规程的制订621 分析研究图1所示的阀体零件62.2 零件的工艺结构分析62.3 毛坯的选择72.4 基准面的选择72.5 零件表面加工方法的选择92.6 加工顺序的安排9三、工艺分析及制订103.1 制订工艺路线103.2机床及工艺装备的选择103.3加工余量及工序尺寸的确定12四、切削用量的确定及工序卡的编制131 主轴转速的确定132进给速度的确定 133背吃刀量确定 134.工序卡的编制14总 结16参 考 文 献17摘 要数控加工工艺是采用数控机床加工零件时所运用各种方法和技术手段的总和，应用于整个数控加工工艺过程。数控加工工艺是伴随着数控机床的产生、发展而逐步完善起来的一种应用技术，它是人们大量数控加工实践的经验总结。数控加工工艺过程是利用切削刀具在数控机床上直接改变加工对象的形状、尺寸、表面位置、表面状态等，使其成为成品或半成品的过程。  数控加工工艺是采用数控机床加工零件时所运用各种方法和技术手段的总和，它包含了确定数控加工内容；进行工艺分析和零件图形的数学处理；制定工艺方案；选择数控机床的类型；确定工步和进给路线；选择或设计刀具、夹具和量具；确定切削参数；编写、校验和修改加工程序；编写加工工艺技术文件等方面内容。 工艺设计的好坏直接影响了数控加工的尺寸精度和表面精度、加工时间的长短、材料和人工的耗费，甚至直接影响了加工的安全性。本课程设计进行了阀体零件的数控加工工艺规划。关键词： 数控加工工艺 阀体 工艺卡 工序卡一、机械加工工艺规程的制定 制定机械加工工艺规程的原始资料主要是产品图纸，生产纲领，现场加工设备及生产条件等，有了这些原始资料并由生产纲领确定了生产类型和生产组织形式之后，即可着手机械加工工艺规程的制定，其内容和顺序如下: 1.1 分析被加工零件 1.2 选择毛坯在制订零件机械加工工艺规程之前,还要对零件加工前的毛坯种类及其不同的制造方法进行选择。由于零件机械加工的工序数量、材料消耗、加工劳动量等都在很大程度上与毛坯的选择有关，故正确选择毛坯具有重大的技术经济意义。常用的毛坯种类有：铸件、锻件、型件、焊接件、冲压件等，而相同种类的毛坯又可能有不同的制造方法。选择毛坯应该考虑生产规模的大小，它在很大程度上决定采用某种毛坯制造方法的经济性。 1.3 设计工艺过程包括划分工艺过程的组成、选择定位基准、选择零件表面的加工方法、安排加工顺序和组合工序等。正确地选择定位基准是设计工艺过程的一项重要内容，也是保证零件加工精度的关键。 定位基准分为精基准、粗基准和辅助基准。在最初加工工序中，只能用毛坯上未经加工  的表面作为定位基准(粗基准)。在后续工序中，则使用已加工表面作为定位基准(精基准)。           在制定工艺规程时，总是先考虑选择怎样的精基准以保证达到精度要求并把各个表面加工出来，然后再考虑选择合适的粗基准把精基准面加工出来。另外，为了使工件便于装夹和易于获得所需加工精度，可在工件上某部位作一辅助基准，用以定位。应从零件的整个加工工艺过程的全局出发，在分析零件的结构特点、设计基准和技术要求的基础上，根据粗、精基准的选择原则，合理选择定位基准。零件表面的加工方法,首先取决于加工表面的技术要求。但应注意，这些技术要求不一定就是零件图所规定的要求，有时还可能由于工艺上的原因而在某方面高于零件图上的要求。如由于基准不重合而提高对某些表面的加工要求。或由于被作为精基准而可能对其提出更高的加工要求。 当明确了各加工表面的技术要求后，即可据此选择能保证该要求的最终加工方法，并确定需几个工步和各工步的加工方法。所选择的加工方法，应该满足零件的质量、良好的加工经济性和高的生产效率的要求。1.4 工序设计包括选择机床和工艺装备、确定加工余量、计算工序尺寸及其公差、确定切削用量及计算工时定额等。零件表面的加工方法确定之后，就要安排加工的先后顺序，同时还要安排热处理、检验等其他工序在工艺过程中的位置。零件加工顺序安排得是否合适，对加工质量、生产率和经济性有较大的影响。 1、 加工阶段的划分 零件加工时，往往不是依次加工完各个表面，而是将各表面的粗、精加工分开进行，为此，一般都将整个工艺过程划分几个加工阶段，这就是在安排加工顺序时所应遵循的工艺过程划分阶段的原则。按加工性质和作用的不同，工艺过程可划分如下几个阶段： （1） 粗加工阶段这阶段的主要作用是切去大部分加工余量，为半精加工提供定位基准，因此主要是提高生产率问题。 （2） 半精加工阶段这阶段的作用是为零件主要表面的精加工作好准备，并完成一些次要表面的加工。 （3） 精加工阶段对于零件上精度和表面粗糙度要求（精度在IT7级或以上，表面粗糙度在Ra0.8以下）的表面，还要安排精加工阶段。这阶段的主要任务是提高加工表面的各项精度和降低表面粗糙度。 2、 机械加工顺序的安排一个零件上往往有几个表面需要加工，这些表面不仅本身有一定的精度要求，而且各表面间还有一定的位置要求。为了达到这些精度要求，各表面的加工顺序就不能随意安排，而必须遵循一定的原则，这就是定位基准的选择和转换决定着加工顺序，以及前工序为后续工序准备好定位基准的原则。 （1） 作为精基准的表面应在工艺过程一开始就进行加工，因为后续工序中加工其他表面时要用它来定位。即“先基准后其它”。 （2） 在加工精基准面时，需要用粗基准定位。在单件、小批生产、甚至成批生产中，对于形状复杂或尺寸较大的铸件和锻件，以及尺寸误差较大的毛坯，在机械加工工序之前首先应安排划线工序，以便为精基准加工提供找正基准。 （3）精基准加工好以后，接着应对精度要求较高的各主要表面进行粗加工、半精加工和精加工。精度要求特别高的表面还需要进行光整加工。（4）在重要表面加工前，对精基准应进行一次休整，以利于保证重要表面的加工精度。1.5 编制工艺文件 二、 阀体零件机械加工工艺规程的制订21 分析研究图1所示的阀体零件图1题目所给定的零件是换向阀阀体，主要作用是利用阀芯相对于阀体的相对运动，实现油路换接，或者是接通、关断，从而实现液压执行元件的启动、停止或改变运动方向。对换向阀的基本要求是，液流通过阀的压力损失要小，泄漏要小，换向要求平稳可靠。2.2 零件的工艺结构分析零件的结构工艺性是指所设计的零件在满足使用的要求的前提下，制造的可行性和经济性，它是评价零件结构设计优劣的主要技术经济指标之一。零件切削加工的结构工艺性涉及加工时的装夹、对刀、测量和切削效率等。本零件属于方形孔系零件，主要加工表面有孔、外表面，其中左右两侧面既是装配基准又是设计基准，加工精度和表面粗糙度一般要求较高，内孔加工精度较高，端面与孔的垂直度也有一定的技术要求。题目所给的换向阀阀体有两类加工表面，其间有一定位置要求。分述如下：1.方形外轮廓各加工表面包括：尺寸为的左右两侧面，表面粗糙度为Ra1.6，平面度公差为0.03mm,还有尺寸为122的上下表面、尺寸为前后表面。2. 以主孔为中心的孔系加工表面包括：尺寸为的内孔，表面粗糙度为Ra1.6，及20。锥孔、内槽、4-M42螺纹孔，还有2-ø5小孔、4-M8螺纹孔。位于左右端面的4-ø13通孔、2- ø16通孔及沉头孔。2.3 毛坯的选择在制订零件机械加工工艺规程之前,还要对零件加工前的毛坯种类及其不同的制造方法进行选择。由于零件机械加工的工序数量、材料消耗、加工劳动量等都在很大程度上与毛坯的选择有关，故正确选择毛坯具有重大的技术经济意义。常用的毛坯种类有：铸件、锻件、型件、焊接件、冲压件等，而相同种类的毛坯又可能有不同的制造方法。选择毛坯应该考虑生产规模的大小，它在很大程度上决定采用某种毛坯制造方法的经济性。如生产规模较大，便可采用高精度和高生产率的毛坯制造方法，这样，虽然一次投资较高，但均分到每个毛坯上的成本就较少。而且，由于精度较高的毛坯制造方法的生产率一般也较高，既节约原材料又可明显减少机械加工劳动量，再者，毛坯精度高还可简化工艺和工艺装备，降低产品的总成本。选择毛坯应该考虑工件结构形状和尺寸大小。例如，形状复杂和薄壁的毛坯，一般不能采用金属型铸造；尺寸较大的毛坯，往往不能采用模锻、压铸和精铸。再如，某些外形较特殊的小零件，由于机械加工很困难，则往往采用较精密的毛坯制造方法，如压铸、熔模铸造等，以最大限度地减少机械加工量。选择毛坯应考虑零件的机械性能的要求。相同的材料采用不同的毛坯制造方法，其机械性能往往不同。例如，金属型浇铸的毛坯，其强度高于用砂型浇铸的毛坯，离心浇铸和压力浇铸的毛坯，其强度又高于金属型浇铸的毛坯。强度要求高的零件多采用锻件，有时也可采用球墨铸铁件。选择毛坯，应从本厂的现有设备和技术水平出发考虑可能性和经济性。还应考虑利用新工艺、新技术和新材料的可能性，如精铸、精锻、 冷轧、冷挤压、粉末冶金和工程塑料等。 用这些毛坯制造方法后，可大大减少机械加工量，有时甚至可不再进行机械加工，其经济效果非常显著。毛坯类型:毛坯是用来加工各种工件的坯料，毛坯主要有：铸件，锻件，焊件，冲压件及型材等。该零件尺寸不大，而且零件属于批量生产，根据技术要求，选择零件材料为45钢，由于生产数量为500件，生产类型属于批量生产，考虑零件的力学性能及强度要求等因素，保证零件工作的可靠，所以采用锻造成型。2.4 基准面的选择工艺规程的制定原则：按照先加工基准面，先面后孔、先粗后精的原则，布置工艺路线。先粗后精 先安排粗加工，中间安排半精加工，最后安排精加工和光整加工。先主后次 先安排零件的装配基面和工作表面等主要表面的加工，后安排如键槽、紧 固用的光孔和螺纹孔等次要表面的加工。由于次要表面加工工作量小，又常与主要表面有位 置精度要求，所以一般放在主要表面的半精加工之后，精加工之前进行。先面后孔 对于箱体、支架、连杆、底座等零件，先加工用作定位的平面和孔的端面，然后再加工孔。这样可使工件定位夹紧稳定可靠，利于保证孔与平面的位置精度，减小刀具的磨损，同时也给孔加工带来方便。基面先行 用作精基准的表面，要首先加工出来。所以，第一道工序一般是进行定位面的粗加工和半精加工(有时包括精加工)，然后再以精基面定位加工其它表面。例如，轴类零件顶尖孔的加工。定位基准有粗基准与精基准之分。在机械加工的第一道工序中，只能用毛坯上未经加工的表面作定位基准，则该表面称为粗基准。在随后的工序中，用加工过的表面作定位基准，称为精基准。选择各工序定位基准时，应先根据工件定位要求确定所需定位基准的个数，再接基准选择原则选定每个定位基准。为使所选的定位基准能保证整个机械加工下艺过程的顺利进行，通常应先考虑如何选择精基准来加工各个表面，然后考虑如何选择粗基准把作为精基准的表面先加工出来。基面的选择是工艺规程设计中的重要工作之一，基面选择的正确与合理，可以使加工质量得到保证，生产率得以提高。否则，加工工艺过程中会问题百出，更有甚者，还会造成零件大批报废，使生产无法正常进行。2.4.1 粗基准的选择对于一般轴类零件而言，以外圆作为粗基准是完全合理的。按照有关的粗基准选择原则（保证某重要表面的加工余量均匀时，选该表面为粗基准。若工件每个表面都要求加工，为了保证各表面都有足够的余量，应选择加工余量最小的表面为粗基准。）粗基准的选择，主要考虑如何保证加工表面与不加工表面之间的位置和尺寸要求，保证加工表面的加工余量均匀和足够，以及减少装夹次数等。具体原则有以下几方面：如果零件上有一个不需加工的表面，在该表面能够被利用的情况下，应尽量选择该表面作粗基准。如果零件上有几个不需要加工的表面，应选择其中与加工表面有较高位置精度要求的不加工表面作第一次装夹的粗基准。如果零件上所有表面都需机械加工，则应选择加工余量最小的毛坯表面作粗基准。同一尺寸方向上，粗基准只能用一次。粗基准要选择平整、面积大的表面。2.4.2 精基准的选择按照有关的精基准选择原则（基准重合原则；基准统一原则；可靠方便原则），对于本零件，有中心孔，可以以中心孔作为统一的基准，但是随便着孔的加工，大端的中心孔消失，必须重新建立外圆的加工基面，一般有如下三种方法：当中心孔直径较小时，可以直接在孔口倒出宽度不大于2MM的锥面来代替中心孔。若孔径较大，就用小端孔口和大端外圆作为定位基面，来保证定位精度。采用锥堵或锥套心轴。精加工外圆亦可用该外圆本身来定位，即安装工件时，以支承轴颈本身找正。选择精基准首先考虑的是要保证加工精度，特别是加丁表面的相互位置精度。在此基础之上，还要考虑使工件装夹方便、可靠、准确。精基准的选择一般应遵循以下原则：基准统一原则；互为基准原则；自为基准原则和便于装夹原则。对于本零件，有中心孔，可以以中心孔作为统一的基准，但是由于孔的加工，使大端的中心孔消失，因此必须重新建立外圆的加工基面。选择精基准首先考虑的是要保证加工精度，特别是加丁表面的相互位置精度。在此基础之上，还要考虑使工件装夹方便、可靠、准确。精基准的选择一般应遵循以下原则：基准统一原则；互为基准原则；自为基准原则和便于装夹原则。对于本零件，有中心孔，可以以中心孔作为统一的基准，但是由于孔的加工，使大端的中心孔消失，因此必须重新建立外圆的加工基面，其方法如下：当中心孔直径较小时，可以直接在孔口倒出宽度不大于2MM的锥面来代替中心孔。若孔径较大，就用小端孔口和大端外圆作为定位基面，来保证定位精度。采用锥堵或锥套心轴。精加工外圆亦可用该外圆本身来定位，即安装工件时，以支承轴颈本身找正。2.5 零件表面加工方法的选择零件表面的加工方法,首先取决于加工表面的技术要求。但应注意，这些技术要求不一定就是零件图所规定的要求，有时还可能由于工艺上的原因而在某方面高于零件图上的要求。 如由于基准不重合而提高对某些表面的加工要求。 或由于被作为精基准而可能对其提出更高的加工要求。当明确了各加工表面的技术要求后，即可据此选择能保证该要求的最终加工方法，并确定需几个工步和各工步的加工方法。所选择的加工方法，应该满足零件的质量、良好的加工经济性和高的生产效率的要求。为此，选择加工方法时应该考虑下列各因素：1. 任何一种加工方法能获得的加工精度和表面粗糙度都有一个相当大的范围，但只有在某一个较窄的范围才是经济的，这个范围的加工精度就是经济加工精度。为此，在选择加工方法时，应选择相应的能获得经济加工精度的加工方法。2. 要考虑工件材料的性质。3. 要考虑工件的结构形状和尺寸大小。4. 要考虑生产率和经济性要求。大批大量生产时，应采用高效率的先进工艺。甚至可以从根本上改变毛坯的制造方法，可减少机械加工的劳动量。5. 要考虑工厂或车间的现有设备情况和技术条件.选择加工方法时应充分利用现有设备,挖掘企业潜力,发挥工人的积极性和创造性。但也应考虑不断改进现有的加工方法和设备，采用新技术和提高工艺水平。2.6 加工顺序的安排零件表面的加工方法确定之后，就要安排加工的先后顺序，同时还要安排热处理、检验等其他工序在工艺过程中的位置。零件加工顺序安排得是否合适，对加工质量、生产率和经济性有较大的影响。（一） 加工阶段的划分零件加工时，往往不是依次加工完各个表面，而是将各表面的粗、精加工分开进行，为此，一般都将整个工艺过程划分几个加工阶段，这就是在安排加工顺序时所应遵循的工艺过程划分阶段的原则。按加工性质和作用的不同，工艺过程可划分如下几个阶段：1. 粗加工阶段这阶段的主要作用是切去大部分加工余量，为半精加工提供定位基准，因此主要是提高生产率问题。2. 半精加工阶段这阶段的作用是为零件主要表面的精加工作好准备，并完成一些次要表面的加工。3. 精加工阶段对于零件上精度和表面粗糙度要求（精度在IT7级或以上，表面粗糙度在Ra0.8以下）的表面，还要安排精加工阶段。这阶段的主要任务是提高加工表面的各项精度和降低表面粗糙度。（二） 机械加工顺序的安排一个零件上往往有几个表面需要加工， 这些表面不仅本身有一定的精度要求，而且各表面间还有一定的位置要求。为了达到这些精度要求，各表面的加工顺序就不能随意安排，而必须遵循一定的原则，这就是定位基准的选择和转换决定着加工顺序，以及前工序为后续工序准备好定位基准的原则。1. 作为精基准的表面应在工艺过程一开始就进行加工，因为后续工序中加工其他表面时要用它来定位。即“先基准后其它”。2. 在加工精基准面时，需要用粗基准定位。在单件、小批生产、甚至成批生产中，对于形状复杂或尺寸较大的铸件和锻件，以及尺寸误差较大的毛坯，在机械加工工序之前首先应安排划线工序，以便为精基准加工提供找正基准。3. 精基准加工好以后，接着应对精度要求较高的各主要表面进行粗加工、半精加工和精加工。精度要求特别高的表面还需要进行光整加工。4. 在重要表面加工前，对精基准应进行一次休整，以利于保证重要表面的加工精度。5. 对于容易出现废品的工序，精加工和光整加工可适当放在前面， 某些次要小表面的加工可放在其后。 三、工艺分析及制订3.1 制订工艺路线制订工艺路线的出发点，应当是使零件的几何形状、尺寸精度以及位置精度等技术要求能得到合理的保证。在生产纲领已经确定为中批生产的条件下，考虑采用普通机床以及部分高效专用机床，配以专用夹具，多用通用刀具，万能量具。部分采用专用刀具和专一量具。并尽量使工序集中来提高生产率。除此以外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。序号加工方法加工面1下料根据毛坯图锻造2粗铣粗铣六方外形各加工面3热调质4镗粗精镗主孔，铣螺纹，切槽5钳清理，去毛刺6磨磨安装面7钻钻各安装孔，攻螺纹，去毛刺8热镀锌9检检验入库 该方案采用先面后孔，先外后内，先主后次，工序集中的工序原则编排。3.2机床及工艺装备的选择 （1）选用机床设备参数：XH714型加工中心，是x,y,z三轴伺服直联控制半闭环立式加工中心,三轴分为硬轨和(选配:滚动直线导轨)两种,导轨负载大,跨距宽,精度高,结构及外形尺寸紧凑合理,主轴为伺服电机通过同步带驱动。能够实现对各种盘类,板类,壳体,凸轮,模具等复杂零件一次装夹,可完成钻,铣,镗,扩,铰,刚性攻丝等多种工序加工,适合于多品种,中小批量产品的生产,能满足对复杂,高精度零件的加工。可配第四旋转轴,以满足特殊零件的加工要求。 （2）选用机床刀具参数： （3）选用机床夹具：平口钳。 （4）选用量具：游标卡尺，螺纹塞规，粗糙度仪，内径量表。3.3加工余量及工序尺寸的确定加工余量是指加工过程中从加工表面切除的金属层厚度。根据上述材料及加工工艺，分别确定各加工表面的机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下：加工表面粗加工半精加工精加工工序余量工序尺寸表面粗糙度工序余量工序尺寸表面粗糙度工序余量工序尺寸表面粗糙度2.5¢36.5H11Ra6.31¢37.5H9Ra3.20.55Ra12.52.5¢36.5H11Ra6.31¢37.5H9Ra3.2Ra6.31.445H11Ra6.3147H9Ra3.20.5Ra1.62122Ra12.52125H11Ra12.516.8¢6.8H11Ra12.5Ra6.34.8¢4.8H11Ra12.50.2Ra6.313Ra12.516Ra12.522¢22H11Ra12.52Ra6.3四、切削用量的确定及工序卡的编制数控编程时，编程人员必须确定每道工序的切削用量，并以指令的形式写入程序中。切削用量包括主轴转速、背吃刀量及进给速度等。对于不同的加工方法，需要选用不同的切削用量。切削用量的选择原则是：保证零件加工精度和表面粗糙度，充分发挥刀具切削性能，保证合理的刀具耐用度；并充分发挥机床的性能，最大限度提高生产率，降低成本。 1 主轴转速的确定主轴转速应根据允许的切削速度和工件（或刀具）直径来选择。其计算公式为：n=1000v/D，式中 v-切削速度，单位为m/min，由刀具的耐用度决定； n- -主轴转速，单位为 r/min； D-工件直径或刀具直径，单位为mm。 计算的主轴转速n最后要根据机床说明书选取机床有的或较接近的转速。 2进给速度的确定 进给速度是数控机床切削用量中的重要参数，主要根据零件的加工精度和表面粗糙度要求以及刀具、工件的材料性质选取。最大进给速度受机床刚度和进给系统的性能限制。确定进给速度的原则： 1）当工件的质量要求能够得到保证时，为提高生产效率，可选择较高的进给速度。一般在100200mm/min范围内选取。 2）在切断、加工深孔或用高速钢刀具加工时，宜选择较低的进给速度，一般在2050mm/min范围内选取。 3）当加工精度，表面粗糙度要求高时，进给速度应选小些，一般在2050mm/min范围内选取。 4）刀具空行程时，特别是远距离“回零”时，可以设定该机床数控系统设定的最高进给速度。 3背吃刀量确定   背吃刀量根据机床、工件和刀具的刚度来决定，在刚度允许的条件下，应尽可能使背吃刀量等于工件的加工余量，这样可以减少走刀次数，提高生产效率。为了保证加工表面质量，可留少量精加工余量，一般0.20.5mm。总之，切削用量的具体数值应根据机床性能、相关的手册并结合实际经验用类比方法确定。同时，使主轴转速、切削深度及进给速度三者能相互适应，以形成最佳切削用量。4.工序卡的编制总 结 经过课程设计使我了解了一个零件从毛坯、工艺、工序到夹具的设计过程，经历了一个零件设计、加工的全部过程，学会了运用所学理论知识指导设计实践，培养了分析和解决工程实际问题的能力，掌握了机床夹具的一般设计方法和步骤，学会运用标准、规范、手册、图册等有关技术资料查找数据的能力，体会到了一个机械设计师的工作过程，强化了基础设计技能，提高了今后走上工作岗位所需的专业技能，同时隐约体会到了一些将来参加工作的感觉。 感谢在设计过程中老师对我的指导和帮助，让我真正学到了很多知识。参 考 文 献1董玉红：数控技术，高等教育出版社，1999年第2版2覃岭：数控加工工艺基础，重庆大学出版社，2002年第4版3赵志修：机械制造工艺学，机械工业出版社，1984年第2版 4孙丽媛：机械制造工艺及专用夹具设计指导，冶金工业出版社，2002年第12版    5李洪：机械加工工艺手册，北京出版社，1990年第8版